TVS管的應(yīng)用介紹

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一、（TVS）管的介紹

（1）TVS是干精細(xì)活的防護(hù)器件，主要應(yīng)用于（ESD）、7637、浪涌等EOS的防護(hù)等；

（2）瞬態(tài)電壓抑制具有極快的響應(yīng)時(shí)間（亞納秒級）和相當(dāng)高的浪涌吸收能力；

（3）不導(dǎo)通階段--處于關(guān)斷狀態(tài)呈現(xiàn)高阻抗：（電流）變化很小，電壓不斷上升；

（4）導(dǎo)通階段-浪涌沖擊電壓從高阻抗轉(zhuǎn)變?yōu)榈刈杩刮绽擞抗β剩弘妷荷仙?、電流上升?/p>

（5）前衛(wèi)階段：電壓上升緩慢、電流急劇上升；

（6）各類防護(hù)器件比較：

二、TVS管的參數(shù)

1、（工作原理）：

（1）0-（Vr）wm：TVS管與電路并聯(lián)使用，在電路工作電壓時(shí)TVS管處于關(guān)斷呈現(xiàn)高阻抗；

（2）Vbr階段：在浪涌電壓的作用下，TVS管的電壓有額定反向關(guān)斷電壓上升到擊穿電壓而被擊穿；

（3）Vc階段：隨著擊穿電流的出現(xiàn)，流過TVS管的電流將達(dá)到峰值脈沖電流，同時(shí)愛其兩端的電壓被前衛(wèi)到預(yù)定的最大前衛(wèi)電壓以下；

（4）其后，隨著脈沖電流按指數(shù)衰減，TVS兩極間的電壓也不斷下降，最后恢復(fù)到初態(tài)，這就是TVS管抑制可能出現(xiàn)的浪涌脈沖干擾，（保護(hù)電路）的過程。

（5）TVS管相關(guān)參數(shù)

Vrwm：可承受電壓，反向關(guān)斷電壓

Irwm：在工作電壓下測得的流過TVS管的最大電流；工作電壓的靜態(tài)功耗問題

Vbr：擊穿電壓：當(dāng)IR達(dá)到1mA時(shí)的最大工作電壓，此時(shí)TVS管的阻抗驟然降低，處于雪崩擊穿轉(zhuǎn)態(tài)；

VC：最大鉗位電壓：當(dāng)TVS管承受瞬態(tài)高能量沖擊時(shí)，管子中流過過大電流，峰值電流IPP，端電壓有VBR上升到VC值就不在上升了，從而實(shí)現(xiàn)了保護(hù)作用；

Cj：結(jié)（電容），（信號）（端口）需要考慮：測試條件是在1MHZ頻率下測得的；

三、TVS管的選型

1、TVS管的反向關(guān)斷電壓VRWM與最大工作電壓關(guān)系如下：

直流（供電）：VRWM≥V工作

交流供電：VRWM≥V工作*1.414

2、浪涌測試的TVS管的選型考慮溫度降額

3、TVS管的功率換算：

以TPSMB36A為例

給的功率是在10/1000us的PPM功率，當(dāng)測試ESD的測試時(shí)，ESD的測試脈沖波形為30ns，就是說找到對應(yīng)的脈寬，與其對應(yīng)的PPM，看是否符合要求；

4、信號的TVS管結(jié)電容的選型

一定要注意傳輸信號頻率或傳輸速率。當(dāng)信號頻率或傳輸速率較高時(shí)，營選用低電容系列的關(guān)系，TVS管結(jié)電容容值限制與信號傳輸速率對應(yīng)關(guān)系如圖：

工作的頻率不能超過其對應(yīng)的容值。

四、TVS管的應(yīng)用

1、當(dāng)?shù)碗娙菹盗胁粷M足要求時(shí)，應(yīng)通過串聯(lián)高速（二極管）組成的橋電路降低電容

2、（芯片）ESD的防護(hù)

在信號（接口）進(jìn)行浪涌或靜電防護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，如果TVS的殘壓過高，導(dǎo)致芯片不能承受時(shí)，可以在TVS后面信號上串聯(lián)（電阻）進(jìn)行，從而降低芯片上所到的殘壓

當(dāng)TVS管的鉗位電壓選擇最小的型號，也不能滿足芯片或（IC）的工作電壓時(shí)：

（1）VRWM≥5V

（2）VC=VR+V芯片

3、在信號接口進(jìn)行浪涌防護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，如果TVS功率不夠時(shí)，可以采用前面加功率電阻（或者（PTC））進(jìn)行分壓限流，從而降低TVS管上所承受瞬態(tài)能量。

當(dāng)TVS管的前端泄放電流很大時(shí)，TVS管無法承受時(shí)，可以在其前端增加功率電阻降低TVS管承受的IPP電流

（1）V/（Rs）＞IPP電流時(shí)

（2）V/（Rs+R）來滿足TVS管的IPP；

4、在信號接口進(jìn)行浪涌防護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，如果雷電能量特別大時(shí)，這時(shí)可以采?。▔好綦娮瑁?退耦電感+TVS管方式進(jìn)行；

UTVS管的殘壓+U電感≥u

U電感=L*di/dti時(shí)0-IMAXt：V的上升時(shí)間

5、在（電源）接口進(jìn)行浪涌防護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，如果雷電能量特別大時(shí)，這時(shí)可以采取壓敏電阻+退耦電感+TVS管方式進(jìn)行；

UTVS管的殘壓+U電感≥u壓敏電阻的電壓（大電流電壓）

U電感=L*di/dti時(shí)0-IMAXt：V的上升時(shí)間

五、（PCB）應(yīng)用中的注意事項(xiàng)

1、防護(hù)器件靠近接口位置

2、防護(hù)器件靠近接口位置，走線需要短，尤其是信號的ESD防護(hù)器件

3、接口進(jìn)行ESD防護(hù)設(shè)計(jì)，TVS管防護(hù)器件到信號走線以及GND的PCB走線需要盡可能地短，案例分析：

圖中看書TVS地兩端已經(jīng)是90V，如果TVS管的千位電壓為10V，那施加在IC上的電壓就是90+10=100V，此時(shí)就失去了TVS管的作用。

4、其中雷擊測試中，較為常見的PCB走線寬度：

5、（DC）24V的端口防護(hù)：7637-5a

6、232接口防護(hù)：

7、（USB）3.0接口防護(hù)

D3D4需要結(jié)電容很??；

8、（POE）接口

D1與V1共模對滴防護(hù)

差模防護(hù)：TVS5用作電源防護(hù)，后加壓敏電阻（精細(xì)+粗略）

TVS1-TVS4在查分線上注意結(jié)電容的大小